特開 2024-128749 エンジン用インシュレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128749

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】エンジン用インシュレータ

(51)【国際特許分類】

   F02F 7/00 20060101AFI20240913BHJP

   F01N 1/24 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

F02F7/00 G

F01N1/24 F

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037924

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099966

【弁理士】

【氏名又は名称】西 博幸

(74)【代理人】

【識別番号】100134751

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆一

(72)【発明者】

【氏名】田中 敦士

【テーマコード（参考）】

3G004

3G024

【Ｆターム（参考）】

3G004BA01

3G004BA04

3G024AA11

3G024FA01

3G024FA05

3G024FA10

3G024GA10

(57)【要約】

【課題】排気マニホールドを覆うインシュレータに関し、剛性アップと締結作業性向上とを図る。
【解決手段】インシュレータ８は、上面部２１ａと壁部２１ｂ～２１ｄとからなるシェル構造を成した第１部分２１と、第１部分２１における上面部２１ａの基端から立ち上がった第２部分２２と、第２部分２２の上端からシリンダヘッド２の側に延出された第３部分２３とで構成されている。上面部２１ａと第２部分２２と第３部分２３とが階段状に連続しているため、それらが補強し合って、インシュレータ８の剛性が格段に向上する。締結は第２部分２２の左右両端部と第１部分２１の先端壁部２１ｃとで行われるが、これらはいずれも略鉛直姿勢になっているため、締結手段として左右長手のスタッドボルトを使用できると共に、種類のレンチで姿勢を変えることなく締結作業を行える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主として排気マニホールドから放射される熱を遮るインシュレータであって、
上面部とこれに連続した壁部とを有して前記排気マニホールドを覆う第１部分と、前記第１部分のうちシリンダヘッドに近い基端縁から立ち上がった第２部分と、前記第２部分の上端から前記シリンダヘッドに向けて延びる第３部分とを有しており、
前記第２部分に、前記排気マニホールド又はシリンダヘッドに固定される締結部を設けている、
エンジン用インシュレータ。

【請求項2】

前記第２部分のうちクランク軸線方向に向いた両端部に、前記締結部と成した上向き突部が形成されており、前記第２部分及び第３部分は、前記第２部分における両上向き突部の間で下向きに凹んでいる、
請求項１に記載したエンジン用インシュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、自動車用等のエンジンの排気側に配置される遮熱用インシュレータに関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンジンの排気ガスは排気マニホールドから排出されるが、排気マニホールドは高温になるため、金属板製のインシュレータによって遮熱していることが多い。このインシュレータは排気マニホールドを覆う形態になっているが、排気マニホールドはシリンダヘッドから横方向に向いてのち下方に向かうように曲がっているため、インシュレータも、特許文献１，２に開示されているように、排気マニホールドを上から覆う上面部と側方（外周方向）から覆う壁部とを有してシェル構造になっている。

【0003】

そして、インシュレータは、一般に、上面部と壁部とがそれぞれボルトで排気マニホールドに固定されている。このため、排気マニホールドには、インシュレータを固定するためのブラケット部が設けられている。

【0004】

さて、シリンダヘッドの排気側面には、排気マニホールドが固定されるランド部（ボス部）がクランク軸線方向に長い状態で形成されていて、ランド部に排気ポートが開口しているが、ランド部の上方に、排気ポートやウォータジャケットなどとの関係で内側に抉られたような凹部が存在することがある。

【0005】

そこで、特許文献１では、自動車用エンジンのインシュレータに関して、インシュレータの上面部に、シリンダヘッドの凹部に入り込んだ延長部を設けて、この延長部を利用して走行風をインシュレータで囲われた空間に取り込んでおり、このように構成すると、インシュレータや排気マニホールドの冷却性能が向上すると共に、インシュレータの耐久性も向上できる利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８－３１９８８６号公報

【特許文献2】特開２００２－２３５５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

インシュレータは排気マニホールドを包むようなシェル状の立体形状になっているため相応の剛性を備えているが、特に上面部は面積が広いため膜振動しやすくなっており、従って、更なる剛性アップの対策が要請されていると云える。また、組み付けに際しての作業性向上という要請も存在していると云える。

【0008】

本願発明は、このような要請に応える技術を開示しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願発明は、主として排気マニホールドから放射される熱を遮るインシュレータを対象にしており、このインシュレータは、
「上面部とこれに連続した壁部とを有して前記排気マニホールドを覆う第１部分と、前記第１部分のうちシリンダヘッドに近い基端縁から立ち上がった第２部分と、前記第２部分の上端から前記シリンダヘッドに向けて延びる第３部分とを有しており、
前記第２部分に、前記排気マニホールド又はシリンダヘッドに固定される締結部を設けている」
という構成になっている。

【0010】

本願発明は様々に展開できる。その例として請求項２では、
「前記第２部分のうちクランク軸線方向に向いた両端部に、前記締結部と成した上向き突部が形成されており、前記第２部分及び第３部分は、前記第２部分における両上向き突部の間で下向きに凹んでいる」
という構成を採用している。

【発明の効果】

【0011】

本願発明のインシュレータは、排気マニホールドを覆うシェル状の第１部分の上面部に第２部分と第３部分とが一体に繋がっており、第１部分の上面部と第２部分と第３部分とが階段状に曲がっているため、特許文献１，２のような単なるシェル状の構造に比べて、リブ効果によって剛性が格段に高くなっている。このため、エンジンの振動によって上面部が膜振動するような現象は発生せずに、制振効果を格段に向上できる。従って、騒音も大幅に抑制できる。

【0012】

また、第１部分の上面部は排気マニホールドの上に広がっているため、排気マニホールドから立ち上った熱及び輻射熱がダイレクトに当たって熱害も大きいが、第２部分は上向きの姿勢であって排気マニホールドからの受熱量は小さいため、締結用のボルトやナットが受ける熱の影響も小さく、従って、熱によって締結力が低下することを抑制できる利点もある。

【0013】

さて、特許文献１，２では、インシュレータの壁部と上面部とをボルトで排気マニホールドに締結しており、従って、壁部を締結するボルトは水平方向に長い姿勢になって、上面部を締結するボルトとは上下方向（鉛直方向）に長い姿勢になるが、このようにボルトの姿勢が異なっていると、締結作業に際して作業者はレンチの姿勢を変えなければならないため作業が面倒であり、また、全ての締結箇所にはスタッドボルトを使用できず通常の頭付きボルトも使用せざるを得ないため、作業性が悪いという問題がある。

【0014】

これに対して本願発明では、上面部から上向きに立ち上がった第２部分が締結部になっているため、壁部と第２部分とは水平方向に長い姿勢のボルトで締結可能であり、従って、作業者はレンチの姿勢を変えることなく締結作業を行える。また、各ボルトが同じ姿勢であるため、全てのボルトをスタッドボルトにしてナットの締め込みで締結可能であり、このため、インシュレータを各スタッドボルトにワンタッチ的に仮り保持できると共に、ナット用のレンチのみで各箇所を締結できる。従って、インシュレータの締結の作業性も大きく向上できる。

【0015】

請求項２のように第２部分及び第３部分を下向きに凹ませた形状に形成すると、第２部分及び第３部分は更に複雑な形状になって当該第２部分と第３部分との剛性が更に高くなるため、第２部分及び第３部分による第１部分の補強効果が更に向上して、インシュレータ全体としての剛性を更に向上できる。

【0016】

また、自動車用エンジンに適用すると、特許文献１と同様に、第２部分の凹部の箇所から走行風をインシュレータで囲われた空間に取り込むことができるため、排気マニホールド及びインシュレータ自身の冷却性能を向上できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態の側面図である。

【図2】実施形態の側方斜視図である。

【図3】シリンダヘッドの部分側面図である。

【図4】排気マニホールドを取り付けた状態の側面図である。

【図5】インシュレータと排気マニホールドとの分離側面図である。

【図6】図１のVI-VI 視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用の３気筒エンジンに適用している。方向に関して便宜的に前後方向の文言を使用するが、前進方向を前、後進方向を後ろとしている。すなわち、運転者から見た方向である。左右方向も同様である。エンジンは横置き前排気であるので、クランク軸線方向は左右方向になる。エンジンに関しては、クランク軸線方向を前後方向と呼ぶことが多いが、本実施形態ではこの方向とは相違している。

【0019】

(1).構造の説明
図１，６に示すように、エンジンは、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２、及び、シリンダヘッド２の上面に固定されたヘッドカバー３を備えている。図３に示すように、シリンダヘッド２の排気側面には左右長手のランド部４が形成されて、ランド部４に３つの排気ポート５が左右に並んで開口している。ランド部４の表面は平坦な排気マニホールド取り付け面になっている。

【0020】

そして、ランド部４に、金属製又は無機材製のガスケット６（図６参照）を介して排気マニホールド７が固定されて、排気マニホールド７は金属板製のインシュレータ（遮熱板）８で覆われている。エンジンの幅方向が前後方向になるが、図２に表示したように、前後方向（排気側面と直交した方向）については、シリンダヘッド２に近い側を基端側（内側）、シリンダヘッド２から遠い側を先端側（外側）としている。

【0021】

図４，５に示すように、排気マニホールド７は、ガスケット６に重なるフランジ板９と、これに接合された３本の枝管１０ａ～１０ｃとを有しており、３本の枝管１０ａ～１０ｃは１つの集合管１１に集合して、集合管１１に触媒ケース１２の上コーン部が接合されている。図６に示すように、フランジ板９の外周には外向きに突出した補強片９ａを設けている。

【0022】

図６から理解できるように、排気マニホールド７を構成する枝管１０ａ～１０ｃ及び集合管１１は、半割状の表裏２枚の板材を重ね合わせて中空に作られており、２枚の板材は、フランジ状の縁片１３が溶接によって固定されている。なお、触媒ケース１２の上コーン部には、Ｏ２センサーを取り付けるためのボス部１４を設けている。

【0023】

図４から理解できるように、排気マニホールド７のフランジ板９は、上部３箇所と下部２箇所の合計５カ所においてボルト１５でシリンダヘッド２の排気側面に固定されている。そこで、シリンダヘッド２の排気側面には、ランド部４の表面と同一面を成した５カ所のボス部１６が上下方向にはみ出た状態に形成されており、各ボス部１６にタップ穴１７を形成している。

【0024】

例えば図６に明示するように、排気マニホールド７の締結用ボルト１５はスタッドボルトが使用されており、排気マニホールド７のフランジ板９は、スタッドボルト１５にねじ込んだナット１８によってランド部４に固定されている。

【0025】

図４に示すように、排気マニホールド７を構成する各枝管１０ａ～１０ｃは、シリンダヘッド２から外向きに突出して下方に曲がりながら集合管１１に収束している。また、集合管１１がシリンダヘッド２の後ろ側にずれて配置されているため、手前に位置した枝管（第１枝管）１０ａが長くて、中間部に位置した枝管（第２枝管）１０ｂと後部に位置した枝管（第３枝管）１０ｃとは同じ程度の長さになっている。

【0026】

複数の枝管１０ａ～１０ｃと集合管１１とで排気マニホールド７が構成されていることにより、排気マニホールド７は、平面視で台形に近い形態を成している。このため、インシュレータ８も、排気マニホールド７に近い台形の基本形態になっている。

【0027】

正確に述べると、インシュレータ８は、基本部分として、排気マニホールド７を上から覆う上面部２１ａと、排気マニホールド７を左右方向及び外側から囲う壁部２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとを有して、両者により、シェル構造の第１部分（本体部）２１が構成されている。符号２１ｂは右壁部を示し、符号２１ｃは左壁部を示し、符号２１ｄはシリンダヘッド２から遠くに位置した先端壁部を示している。

【0028】

上面部２１ａは、シリンダヘッド２から離れるに従って低くなるように湾曲して先端壁部２１ｄに連続している。従って、上面部２１ａと先端壁部２１ｄとの境界は曖昧であり、正確には、インシュレータ８のうち平面視で見える部分は、シリンダヘッド２から離れるに従って低くなる湾曲部になっているということもできる。

【0029】

上面部２１ａのうちシリンダヘッド２に近い基端から第２部分２２を上向きに立ち上げて、第２部分２２の上端からシリンダヘッド２に向けて第３部分２３を延出している。第３部分２３は、全長に亙ってほぼ等幅になっている。

【0030】

インシュレータ８の第２部分２２は、左右両端部にツノ状の上向き突部２２ａを形成しており、左右の上向き突部２２ａの間は凹部（谷部）２２ｂになっている。従って、第３部分２３も、第２部分２２の形態に倣って、左右両端部が上段部２３ａになってその間の部分は下段部２３ｂになっている。図２に示すように、第２部分２２の左右両端には、第１部分２１における左右壁部２１ｂ，２１ｃ及び第３部分２３の左右端に繋がった側板２３ｃが一体に形成されている。

【0031】

インシュレータ８は、第２部分２２に設けた左右の上向き突部２２ａと、第１部分２１を構成する先端壁部２１ｄとの３カ所において排気マニホールド７に固定されている。そこで、図５から明瞭に理解できるように、まず、排気マニホールド７のフランジ板９のうちその上端でかつ左右端部には、上に行くに従って左右外側にずれるように傾斜した本体側ブラケット２４を溶接によって固定している。

【0032】

更に、排気マニホールド７における集合管１１の外側面には台座状の先端側ブラケット２５を溶接によって固定して、これらブラケット２４，２５にスタッドボルト２６を横向きに突設して、インシュレータ８における第２部分２２の上向き突部２２ａと、第１部分２１における先端壁部２１ｄとをナット２７（図１参照）で固定している。従って、図５に示すように、インシュレータ８における第２部分２２の上向き突部２２ａと、第１部分２１における先端壁部２１ｄとには、ボルト挿通穴２８が空いている。

【0033】

図２，５に示すように、インシュレータ８のうち上面部２１ａと第２部分２２の左右両端部とが繋がっている部位には、左右一対ずつの補強リブ２９が外向きに膨出形成されている。すなわち、第２部分２２の上向き突部２２ａと上面部２１ａとの両方に跨がる補強リブ２９が形成されている。先端壁部２１ｄにも膨出部３０が形成されており、膨出部３０にボルト挿通穴２８が空いている。更に、第１部分２１を構成する上面部２１ａのうち第２部分２２に寄った部位でかつやや手前寄りの部位にも、角形の膨出部３１を上向きに突設している。

【0034】

更に、第１部分２１を構成する上面部２１ａのうち第２部分２２に近い部位でかつ右に寄った部位に、左右長手の第１通風用開口３２を設け、上面部２１ａのうち第２部分２２に近い部位でかつ左に寄った部位に左右長手の第２通風用開口３３を設け、上面部２１ａのうち先端壁部２１ｄに寄った部位でかつ右に寄った部位に左右長手の第３通風用開口３４を空けている。また、先端壁部２１ｄのうち膨出部３０の上に位置した部位にも左右長手の第４通風用開口３５を開口している。

【0035】

図６に示すように、シリンダヘッド２の排気側面のうちランド部４よりも上の部分は内側に凹んだ凹部３８になっており、上端は、ランド部４よりも外側にはみ出た庇状部２ａになっている。更に、シリンダヘッド２のうちランド部４の側方には、排気ポート５の群を挟んだ上下にウォータジャケット３６，３７が形成されており、隣り合った排気ポート５の間の箇所では、ウォータジャケット３６，３７は表面側まで延びている。このような関係により、シリンダヘッド２の凹部３８には、更にシリンダヘッド２の内部側に入り込んだ深奥部３８ａが形成されている。

【0036】

他方、インシュレータ８における第３部分２３の基端は排気マニホールド７におけるフランジ板９を上から覆うように配置されており、第３部分２３の基端とシリンダヘッド２との間に、凹部３８に向けて走行風を取り込む通風路（隙間）３９が空いている。

【0037】

(2).まとめ
本実施形態において、排気マニホールド７はその全体がインシュレータ８で前から覆われているため、ハーネスなどが排気マニホールド７の熱によって損傷することを防止できる。エンジンを運転しながらの点検においても、人の安全性を向上できる。更に、放熱が抑制されることにより、特に冷機運転時の触媒の早期昇温を促進できる利点もある。

【0038】

そして、本実施形態では、第１部分２１はシェル構造になっていてある程度の剛性を有するが、第１部分２１の上面部２１ａと第２部分２２と第３部分２３とが階段状に曲がっているため、インシュレータ８の剛性は著しく向上する。

【0039】

すなわち、まず、上面部２１ａと第２部分２２が曲がった状態で繋がっていることにより、上面部２１ａの上下方向の曲がり変形が防止される、次に、第２部分２２に第３部分２３が曲がった状態で繋がっていることにより、第２部分２２が前後方向に曲がることと第３部分２３が上下方向に曲がることとが抑止され、結果として、上面部２１ａと第２部分２２と第３部分２３とは、上下方向と前後方向とのいずれの方向にも曲がらない状態に保持される。

【0040】

従って、インシュレータ８は全体として、上下・左右・前後のいずれの方向にも極めて曲がり変形しにくい立体構造になっている。これにより、極めて高い剛性を発揮して振動や騒音を著しく抑制できる。

【0041】

実施形態のように、第２部分２２に左右の上向き突部２２ａを形成すると、第３部分２３が上下方向に更に曲がり変形しにくくなるため、剛性は更に向上する。また、第２部分２２の左右両端に側板２２ｂを設けて、これと第３部分２３及び第１部分２１の左右壁部２１ｂ，２１ｃとを連続させると、排気マニホールド７は全周が壁で囲われた状態になるため、剛性を更に向上できる。第２部分２２の上向き突部２２ａと第１部分２１の上面部２１ａとを補強リブ２９で繋ぐと、上向き突部２２ａと上面部２１ａとの間の曲がり変形を無くせるため、３箇所のみの締結であっても、インシュレータ８を排気マニホールド７に対して極めて強固に固定できる。

【0042】

更に、インシュレータ８に第１～第４の通風穴３２～３５を空けると、自動車の走行状態では走行風を取り込んで、排気マニホールド７を冷却できると共にインシュレータ８を内側から冷却できる。停車状態では、熱気を通風穴３２～３５から放散させて、熱の籠もりを抑制できる。従って、インシュレータ８や排気マニホールド７の過剰昇温を防止してその寿命を向上できる。

【0043】

第３部分２３とシリンダヘッド２との間に通風路３９を設けると、特許文献１と同様に、凹部３８を利用して走行風をインシュレータ８の内部に取り込むことができるため、インシュレータ８及び排気マニホールド７の冷却性能を更に向上できる利点がある。

【0044】

本実施形態では、インシュレータ８の先端壁部２１ｄと第２部分２２とが締結されるが、これらの部分はいずれも概ね鉛直方向に広がる面になっているため、締結手段として左右長手のスタッドボルト２６を使用できる。従って、インシュレータ８の締結に際しては、インシュレータ８を３本のスタッドボルト２６に嵌め入れてからナット２７をスタッドボルト２６にねじ込んだらよい。従って、頭付きのボルトを使用する必要がなくて一種類のレンチで締結作業できることと、レンチは姿勢を変えることなく水平方向に向けた姿勢のままで締結作業できることとにより、インシュレータ８の組み付け作業を能率良く行える。

【0045】

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、排気マニホールドは気筒の数や集合管の位置などに応じて様々な形態を採用可能であり、これに伴ってインシュレータの形態も様々に具体できる。

【0046】

実施形態では、第２部分の左右２箇所に上向き突部を設けたが、直列４気筒エンジンや直列６気筒エンジンのようにインシュレータの左右長さが長くなる場合は、左右中間部に上向き突部を追加することか可能である。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本願発明は、エンジンのインシュレータに具体化できる。従って、産業上利用できる。

【符号の説明】

【0048】

２ シリンダヘッド
４ ランド部（排気マニホールド取り付け面）
５ 排気ポート
７ 排気マニホールド
８ インシュレータ
１０ａ～１０ｃ 枝管
１１ 集合管
２１ 第１部分
２１ａ 上面部
２１ｂ～２１ｄ 第１部分の壁部
２２ 第２部分
２２ａ 上向き突部
２２ｂ 凹部
２３ 第３部分
２３ａ 上段部
２３ｂ 下段部
２４，２５ ブラケット
２６ スタッドボルト
２７ ナット
２９ 補強リブ
３２～３５ 通風穴
３８ シリンダヘッドの凹部
３９ 通風路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】